大数据时代下的高校普通化学教学改革探析

马 兰，蒋珍菊，王 腾

(西华大学，四川 成都 610039)

普通化学是化工及非化学化工类本科学生的一门必修基础课程，主要介绍化学基本原理和化学技能。是高校化学与生命科学和技术、医学、药学、材料等工科专业的重要基础课之一，该课程全面地介绍了化学的知识体系和进展以及化学在这些学科中的应用，课程内容丰富，涉及知识范围较宽，具有较强的实际应用价值，与现代工业及日常生活紧密相关。随着现代通信技术和信息技术的快速发展，我国高等教育的改革和发展进入了一个新的历史阶段，大数据背景下对教育体制、教学内容、教学方法的改革提出了全新的要求，也是我国高等教育改革面临的重要问题[1-2]。

1 高等工科专业普通化学教学现状

1.1 教学模式单一

普通化学这门课程将高校工科部分专业的无机化学、物理化学和有机化学的教学内容有机地融合在一起，并将具有相似性与连贯性的无机化学和物理化学内容安排在一起，同时对有机化学的基本知识进行较完整的介绍。但该门课程与大部分课程类似，授课内容上遵循教学大纲及教材内容，缺乏对科研前沿内容的跟踪，讲授课本知识较单一，难以调动学生主动学习的兴趣和积极性。另外，大多数教学模式仍采用全程教师讲授的被动式灌输教学方式，大大地削弱了学生主动思考和自主学习能力。长期以来，学生易对该课程失去学习兴趣，出现抵触学习课程等现象，导致大学课程的教学质量下降。

1.2 教学内容缺乏与各学科特点的有效结合

现阶段，高校大多数课堂教学内容仍然偏重于课本的理论知识，课程内容在设置上没有针对性。比如普通化学这门课程是高校化学与生命科学和技术、医学、药学、材料等理工科专业的重要基础课，但教学过程中并没有针对不同专业在内容上和相关专业特点进行有效结合。这容易导致学生认为该门课程与本专业背景联系不紧密，对课程内容不引起重视，从而失去学习动力。

1.3 无法正确掌握学生的接受能力

由于高校教学不同于中小学教学，对学生平时的考核较少，教师无法快速地获得学生对知识的掌握能力，高校课堂教学效果不佳是目前我国高校教学普遍存在的问题。随着大学的课程改革的不断深入，大学课程的课时被压缩，因此教学进度加快，学生需在短时间内消化大量的知识点。另外，课堂考核形式单一，考核结果只能体现在分数，很难去结合学生个人的特点而因材施教，因此不能有效提高学生的学习能力以及分析和解决问题的能力，导致教学效果不理想。

2 大数据对普通化学教学改革的影响

在大数据时代背景下，人类经济社会发生了巨大的改变，信息技术的快速发展对各行各业均产生了重大影响，对高校在教学科研及人才培养方面提出了新的要求。以高等工科普通化学这门课程为例，普通化学是一门普适性高和应用性很强的学科，在传统教学模式中，单调的理论知识传授几乎占据了教学的全部，教学围绕着教师、书本、课堂来开展。而在大数据技术飞速发展的情况下，学生可通过多种途径或方式来获得信息并学习知识，而目前传统的课堂教学已无法满足学生对知识的需求。尤其是像慕课(MOOC)、微课等新型授课方式的大力推广，使传统教学模面临着前所未有的挑战[3-4]。因此，在大数据科学不断发展的背景下，提高教学质量和发展新型多元教学模式是高校教学改革亟待解决的问题。

虽然大数据的发展使高校教育改革面临着巨大的挑战，但正因为大数据科学发展越来越成熟，也为高等教育的改革注入了新的力量，为高校教育改革迎来了新的机遇。

3 大数据驱动下的工科普通化学教学改革策略

随着社会经济的不断发展和科学技术的不断进步，特别是在大数据时代的驱动下，如何快速地接受并适应大数据时代带来的严峻考验，已成为我国高等教育改革目前面临的重要问题。

3.1 策略一 优化教学内容，加强与专业的有机结合

教学内容应与相关专业背景紧密结合，授课内容应根据学科不同做出相应的变化，做到有针对性。根据不同学科的背景特点在内容上有针对性的调整。以我校普通化学课程为例，该课程是我校土木、材料、航空类、环境等理工科专业必修的基础课。但从教学情况来看，教学效果均不太理想，经分析很重要的一点原因就是学生认为该课程与其专业的相关性不高，没有引起重视。普通化学这门课程的内容主要介绍了物质聚集态、化学动力学、化学热力学、化学平衡等化学基本原理以及电解质溶液的解离平衡、电化学平衡和相平衡相关知识，另外对界面现象和胶体分散系也进行了详细的介绍。课程内容涵盖了宽泛的知识点，并且是上述工科专业必须掌握的基础知识。而如果仅在课堂上只是讲授课本知识，往往不能让学生与其专业背景联系，造成学生对该门课程的重视程度不够。因此，要达到好的教学效果，首先就需要对教学内容进行针对性的改进；比如，针对于材料专业的学生，在讲授该门课程时，应该引入接地气的实际应用案例以及和专业紧密相关的内容。

3.2 策略二 丰富教学模式

通过对大学生学习行为数据分析发现，大学生普遍的学习难题主要包括学生自律性差，学习拖延，学习资源匮乏等等。以上结果都是传统教学模式结果导致的。传统教学模式主要是老师主导整个教学活动，学生大多是被动接受。其次，高校教学主要是以知识为本位，老师缺乏教学情感的注入，而学生也是为了考试而学习。在课堂上主要依靠教师课件和板书展示学习，学生在课堂的参与感不强。单一的传统教学模式下学生的学习兴趣下降，出现在课堂中玩手机、睡觉等现象，导致教学效果差。

目前在大数据科学技术的推动下，信息技术的发展给高校教育带来了新的机遇，打破了传统的教育模式，采用一系列智能教学平台，如“蓝墨云”，“雨课堂”和“超星学习通”等，将混合式学习模式引入课堂，对固有的学习模式进行创新，从而解决传统教学模式的弊端[5]。以蓝墨云班课为例，云班课以智能手机为载体，教师可通过云班课提前上传课程相关的教学资源以及发布课程教学计划，让学生在课前梳理课程知识构架并提前掌握课堂教学内容，促进学生快速消化课堂教学内容，同时可通过资源推送丰富教学资源，拓宽学生的知识面。另外，还可利用平台工具增加课堂互动及课堂的趣味性，提高学生在课堂的参与感，有效提升学习兴趣。以普通化学的胶体相关教学内容为例，在利用云班课可以开展多种教学活动，首先学生可通过“云材料学习”来了解该部分教学内容，课后教师通过“作业/小组任务”发布课堂讨论和课后作业，就以胶体教学内容为例，分小组列举气溶胶、液溶胶、固溶胶的实例。通过小组活动，让学生去主动了解相关教学内容，同时培养学生的团队合作精神，并活带动课堂气氛。

重要的是，可利用软件的后台数据及数据分析实时了解学生的学习情况，通过信息反馈促进课堂教学的不断改进。同样以普通化学的胶体相关教学内容为例，可通过“投票/问卷”来及时得到学生们对本次课程学习情况和对教学意见的反馈，比如发布“教学进度是否合适”、“对本次课程内容的掌握程度”等相关教学意见，从而可以快速获取学生们对本次课程内容的掌握情况，教师可根据意见反馈来及时调整自己的教学计划、方式或教学内容。

另外，学生也可根据可视化学习行为数据及个性化学习分析报告，实时掌握自我学习动态，有效促进学生自主学习，督促学生课后作业的完成，克服学习拖延症，提高学习积极性。利用这种线上学习模式，不受时间和地点的限制，信息技术的优势拓宽了学生的时空柔性。

3.3 策略三 注重教学评价

教学评价是高等教育的重要环节之一，这过程不仅包括对学生学习情况的评价，也包括学生对课堂教学的意见反馈。随着大数据科学的发展，数据挖掘与统计分析变得越来越重要，人们可依靠大数据技术做出更多可靠的决策，为人类发展提供正确方向。同理，我们可以利用大数据技术来提高教学评价的有效性和时效性，进一步推动高等教育事业。目前高校的教学评价方式不断多元化，包括相关的教学工具来获取具体的评价内容，在大数据的思维下对搜集到的信息进行数据分析和整合，根据整合的结果来分析教学过程中存在的问题，提出改进的措施。比如，教师可在课堂上通过“雨课堂”“蓝墨云”或“超星学习通”等现代数字信息教学工具进行一些小测验，通过对后台数据的分析，能够准确地反馈同学们的测验情况，以便老师及时了解同学们的薄弱环节，对症下药，进行有针对性、有重点的教学，从而提高课堂效率。以上教学工具的应用和推广正是受大数据思维和技术发展影响的结果，从目前高校对现代数字信息教学工具的使用情况来看，通过大数据技术能快速并准确地获得教学评价结果，实现了对学生学习过程的多维评价，提高了高校教学评价的可靠性和时效性，促进高校教育的快速发展。

4 结 语

目前，在大数据不断发展的背景下，信息科学技术持续推进着高校教育的改革，同时高等教育改革也飞速前进，包括积极开展教学模式的改变、师资队伍质量提升、教学评价体系完善等。作为新一代高等教育事业的参与者，在大数据思维和现代化教学工具的启发下，以高等工科普通化学为例，提出了教学模式创新和评价方式创新的具体策略，为我国高等教育事业发展和高素质人才的培养献出一份微薄之力。